2017高考物理電路與電磁感應專項練習題一、選擇題

　　A.圓環有收縮趨勢

　　B.圓環有擴張趨勢

　　C.圓環內產生的感應電流變大

　　D.圓環內產生的感應電流不變

　　解析：由于金屬棒KN在重力的作用下向下運動，則KNMP回路中產生逆時針方向(垂直斜面向下看)的感應電流，則在圓環處產生垂直于斜面向上的磁場，隨著金屬棒做加速運動，圓環的磁通量將增大，依據楞次定律可知，圓環將有收縮的趨勢以阻礙圓環的磁通量增大;又由于金屬棒沿導軌向下運動的加速度減小，單位時間內磁通量的變化率減小，所以在圓環中產生的感應電流不斷減小，A正確.

　　答案：A

　　2.(多選)1824年，法國科學家阿拉果完成了著名的“圓盤實驗”.實驗一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細線懸掛一枚可以自由旋轉的磁針，如圖所示.實驗中發現，當圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉時，磁針也隨著一起轉動起來，但略有滯后.下列說法正確的是(　　)

　　A.圓盤上產生了感應電動勢

　　B.圓盤內的渦電流產生的磁場導致磁針轉動

　　C.在圓盤轉動的過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發生了變化

　　D.圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成電流，此電流產生的磁場導致磁針轉動

　　解析：當圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉時，圓盤的半徑切割磁感線產生感應電動勢和感應電流，選項A正確;圓盤內的渦電流產生的磁場對磁針施加磁場力作用，導致磁針轉動，選項B正確;由于圓盤中心正上方懸掛小磁針，在圓盤轉動過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量不變，選項C錯誤;圓盤中自由電子隨圓盤一起運動形成的電流的磁場，由安培定則可判斷出在中心方向豎直向下，其他位置關于中心對稱，此磁場不會導致磁針轉動，選項D錯誤.

　　答案：AB

　　3.(多選)如圖a所示為放在同一水平面內的兩個閉合同心圓形線圈A、B，線圈A中通入如圖b所示的電流，t=0時電流方向為順時針(如圖中箭頭所示)，則下列說法中正確的是(　　)

　　圖(a)圖(b)

　　A.在t1～t2時間段內，線圈B內有順時針方向的電流，線圈B有擴張的趨勢

　　B.在t1～t2時間段內，線圈B內感應電流產生的磁場方向垂直紙面向里

　　C.在0～t1時間段內，線圈B內有逆時針方向的電流

　　D.在0～t1時間段內，線圈B有收縮的趨勢

　　解析：在t1～t2時間段內，線圈A中的電流為逆時針方向，產生的磁場垂直紙面向外且是增大的，由此可判定線圈B中的電流為順時針方向，產生的磁場方向垂直紙面向里，線圈A、B中電流方向相反，相互排斥，線圈B有擴張趨勢，故A、B正確;在0～t1時間段內，線圈A中的電流為順時針方向，產生的磁場垂直紙面向里且是減小的，線圈B內有順時針方向的感應電流，線圈A、B相互吸引，線圈B有收縮的趨勢，C錯誤，D正確.

　　答案：ABD

　　4.如圖，由某種粗細均勻的總電阻為3R的金屬條制成的矩形線框abcd，固定在水平面內且處于方向豎直向下的勻強磁場B中.一接入電路電阻為R的導體棒PQ，在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v勻速滑動，滑動過程PQ始終與ab垂直，且與線框接觸良好，不計摩擦.在PQ從靠近ad處向bc滑動的過程中(　　)

　　A.PQ中電流先增大后減小

　　B.PQ兩端電壓先減小后增大

　　C.PQ上拉力的功率先減小后增大

　　D.線框消耗的電功率先減小后增大

　　解析：PQ切割磁感線運動產生感應電動勢，與線框形成閉合回路，等效電路圖如圖所示.由題意，PQ運動過程中，E不變，r=R.PQ左側線框電阻R1增大，PQ右側線框電阻R2減小，且R1+R2=3R.電流I=，R并=，在R1=R2時，R并最大，因此電流先減小后增大，A錯誤.由U=E-Ir可知，PQ兩端電壓先增大后減小，B錯誤.拉力的功率P=Fv=BILv，先減小后增大，C正確.R并最大時R1=R2，此時R并=0.75R

　　答案：C5.如圖所示，在光滑的水平面上，一質量為m，半徑為r，電阻為R的均勻金屬環，以v0的初速度向一磁感應強度大小為B、方向豎直向下的有界勻強磁場滑去(磁場寬度d>2r).圓環的一半進入磁場歷時t秒，這時圓環上產生的焦耳熱為Q，則t秒末圓環中感應電流的瞬時功率為(　　)

　　A. B.

　　C. D.

　　解析：t秒末圓環中感應電動勢為E=B·2r·v，由能量守恒知，減少的動能全部轉化為焦耳熱，Q=mv-mv2，t秒末圓環中感應電流的功率為P=EI==.

　　答案：B

　　6.如圖，空間有一勻強磁場，一直金屬棒與磁感應強度方向垂直，當它以速度v沿與棒和磁感應強度都垂直的方向運動時，棒兩端的感應電動勢大小為ε;將此棒彎成兩段長度相等且相互垂直的折線，置于與磁感應強度相垂直的平面內，當它沿兩段折線夾角平分線的方向以速度v運動時，棒兩端的感應電動勢大小為ε′，則等于(　　)

　　A. B.

　　C.1 D.

　　解析：設金屬棒長度為l，勻強磁場的磁感應強度為B，根據電磁感應定律得ε=Blv.金屬棒彎折后，切割磁感線運動的有效長度變為l，故ε′=Blv.因此=，B正確.

　　答案：B

　　7.圖為無線充電技術中使用的受電線圈示意圖，線圈匝數為n，面積為S.若在t1到t2時間內，勻強磁場平行于線圈軸線向右穿過線圈，其磁感應強度大小由B1均勻增加到B2，則該段時間線圈兩端a和b之間的電勢差φa-φb(　　)

　　A.恒為

　　B.從0均勻變化到

　　C.恒為-

　　D.從0均勻變化到-

　　解析：根據E=，ΔΦ=(B2-B1)S，知E=，根據楞次定律可判斷電流由a流向b，電源內部由低電勢流向高電勢，所以φb>φa，A、B錯誤.磁感應強度均勻增加，產生恒定電動勢，C正確，D錯誤.

　　答案：C

　　2017高考物理電路與電磁感應專項練習題二、非選擇題

　　8.(2015·天津理綜)如圖所示，“凸”字形硬質金屬線框質量為m，相鄰各邊互相垂直，且處于同一豎直平面內，ab邊長為l，cd邊長為2l，ab與cd平行，間距為2l.勻強磁場區域的上下邊界均水平，磁場方向垂直于線框所在平面.開始時，cd邊到磁場上邊界的距離為2l，線框由靜止釋放，從cd邊進入磁場直到ef、pq邊進入磁場前，線框做勻速運動.在ef、pq邊離開磁場后，ab邊離開磁場之前，線框又做勻速運動.線框完全穿過磁場過程中產生的熱量為Q.線框在下落過程中始終處于原豎直平面內，且ab、cd邊保持水平，重力加速度為g.求

　　(1)線框ab邊將離開磁場時做勻速運動的速度大小是cd邊剛進入磁場時的幾倍;

　　(2)磁場上下邊界間的距離H.

　　解析：(1)設磁場的磁感應強度大小為B，cd邊剛進入磁場時，線框做勻速運動的速度為v1，cd邊上的感應電動勢為E1，由法拉第電磁感應定律，有

　　E1=2Blv1

　　設線框總電阻為R，此時線框中電流為I1，由閉合電路歐姆定律，有

　　I1=

　　設此時線框所受安培力為F1，有

　　F1=2I1lB

　　由于線框做勻速運動，其受力平衡，有

　　mg=F1

　　由式得

　　v1=

　　設ab邊離開磁場之前，線框做勻速運動的速度為v2，同理可得

　　v2=

　　由式得

　　v2=4v1

　　(2)線框自釋放直到cd邊進入磁場前，由機械能守恒定律，有

　　2mgl=mv

　　線框完全穿過磁場的過程中，由能量守恒定律，有

　　mg(2l+H)=mv-mv+Q

　　由式得

　　H=+28l

　　答案：(1)4倍　(2)+28l

　　9.小明同學設計了一個“電磁天平”，如圖1所示，等臂天平的左臂為掛盤，右臂掛有矩形線圈，兩臂平衡.線圈的水平邊長L=0.1 m，豎直邊長H=0.3 m，匝數為N1.線圈的下邊處于勻強磁場內，磁感應強度B0=1.0 T，方向垂直線圈平面向里.線圈中通有可在0～2.0 A范圍內調節的電流I.掛盤放上待測物體后，調節線圈中電流使天平平衡，測出電流即可測得物體的質量.(重力加速度取g=10 m/s2)

　　圖1圖2

　　(1)為使電磁天平的量程達到0.5 kg，線圈的匝數N1至少為多少?

　　(2)進一步探究電磁感應現象，另選N2=100匝、形狀相同的線圈，總電阻R=10 Ω.不接外電流，兩臂平衡.如圖2所示，保持B0不變，在線圈上部另加垂直紙面向外的勻強磁場，且磁感應強度B隨時間均勻變大，磁場區域寬度d=0.1 m.當掛盤中放質量為0.01 kg的物體時，天平平衡，求此時磁感應強度的變化率.

　　解析：(1)線圈受到安培力F=N1B0IL

　　天平平衡mg=N1B0IL

　　代入數據得N1=25

　　(2)由電磁感應定律得E=N2

　　E=N2Ld

　　由歐姆定律得I′=

　　線圈受到安培力F′=N2B0I′L

　　天平平衡m′g=NB0·

　　代入數據得

　　=0.1 T/s

　　答案：(1)25　(2)0.1 T/s

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